Рубрики
Свежие комментарии

Архив рубрики «Антенны бегущей волны»

Страница 1 из 212

В город­ских усло­виях труд­но уста­но­вить доста­точно эф­фективную антенну даже на один диа­па­зон, не говоря уже о несколь­ких. Часто воз­ни­кают слож­но­сти с уста­нов­кой мачты на крыше (на кото­рую ино­гда тре­бу­ется раз­ре­ше­ние), с про­клад­кой коак­си­аль­ного кабеля пита­ния по стене дома Но вы­ход из создав­ше­гося положе­ния есть. Если радио­лю­би­тель живет в мно­го­этаж­ном доме, напро­тив кото­рого располага­ется дру­гой мно­го­этаж­ный дом, то можно уста­но­вить про­стую, но эффек­тив­ную антенну бегу­щей волны (АБВ). Схема антенны при­ве­дена на рис. 1 ‚а, а кон­струк­ция пока­зана на рис. 1 ‚б.

АБВ натя­ги­ва­ется между двумя домами 1 и 2, нахо­дя­щи­мися на рас­сто­я­нии друг от друга от 20 м и более. Антенна 3 пред­став­ляет собой доста­точно проч­ный про­вод, жела­тельно биме­тал­ли­че­ский, но можно и мед­ный, тол­щи­ной более 1 мм. Про­вод под­ве­шен на изо­ля­то­рах 4. Антенна запи­ты­ва­ется с одного конца через откры­тую линию пере­дачи 5, кото­рая под­со­еди­ня­ется одним про­вод­ни­ком к антенне, а дру­гим — к метал­ли­че­ской оттяжке 6, кото­рая зазем­ля­ется на метал­ли­че­ское огра­ждение на крыше 7, игра­ю­щее роль радио­тех­ни­че­ской земли. В том слу­чае, если на крыше отсут­ствует метал­ли­че­ское ограж­де­ние, необ­хо­димо под­со­еди­ниться или к арма­туре зда­ния, если дом панель­ный, или к тру­бам водо­про­вода, кото­рые обыч­но имеют выход на чер­даке дома.

Если и это невоз­можно, то необ­хо­димо проло­жить «искус­ствен­ную землю» в виде мед­ного или алю­ми­ни­е­вого про­вода дли­ной не меньше, чем основ­ная антенна. Про­вод может лежать на поверх­но­сти крыши или нахо­диться внутри чер­дака, жела­тельно, чтобы он был вытя­нут в одну линию, но с неко­то­рым ухуд­ше­нием работы антенны про­ти­во­вес может быть рас­по­ло­жен в виде букв П, Г, М. Про­вод зазем­ле­ния может быть опу­щен в пла­сти­ко­вые трубы водо­стока, на дру­гом конце антенны рас­по­ла­га­ется нагрузка 8. АБВ, нахо­дя­ща­яся выше 4 мет­ров, имеет вол­но­вое сопро­тив­ле­ние около 600 Ом, кото­рое прак­ти­че­ски не ме­няется с даль­ней­шим уве­ли­че­нием высоты под­веса антенны. Сле­до­ва­тельно, и сопро­тивление нагрузки должно нахо­диться в этих пре­де­лах. Прак­ти­че­ское выпол­не­ние нагрузки пока­зано на рис. 2.

Антенна на конце нагрузки «раз­бита» двумя изо­ля­то­рами, к одному из них под­со­еди­ня­ется полотно антенны, а к дру­гому концу — про­вод, иду­щий к металли­ческому ограж­де­нию про­ти­во­по­лож­ного дома. Нагрузка набрана из рези­сто­ров типа МЛТ-2, вклю­чен­ных парал­лельно. Сум­мар­ное сопро­тив­ле­ние этих рези­сто­ров равно 600 Ом. При выпол­не­нии нагрузки сле­дует учи­ты­вать, что она должна быть рас­счи­тана на мощ­ность не менее 30% от мощ­но­сти, отда­ва­е­мой выход­ным кас­ка­дом пере­дат­чика. Напри­мер, при выпол­не­нии нагрузки из 32 вклю­чен­ных парал­лельно рези­сто­ров типа МЛТ-2 сопро­тив­ле­нием 18 кОм, сум­мар­ная мощ­ность, рас­се­и­ва­е­мая на этих рези­сто­рах, равна 64 Вт, что поз­во­ляет без повре­ждения нагрузки под­во­дить мощ­ность 200 Вт к антенне.

Рези­сторы нагрузки рас­по­ло­жены вер­ти­кально, их выводы при­па­яны к мед­ным про­во­дам тол­щи­ной 1 мм. После этого нагрузка поме­ща­ется в пла­сти­ко­вую водо­про­вод­ную трубу (рис. 3). В ниж­ней части трубы были про­свер­лены отвер­стия, а концы трубы «заглу­шены» поли­эти­ле­но­выми круж­ками, выре­зан­ными из пла­сти­ко­вых кры­шек для стек­лян­ных банок, затем этой же пласт­мас­сой заплав­лены. Сле­дует обра­тить вни­ма­ние на то, что нельзя «заглу­шать» трубу проб­ками из дерева, так как, рас­ши­ря­ясь под дей­ствием влаги, они могут ее разорвать.

Пол­но­стью гер­метизировать нагрузку неже­ла­тельно, да и сложно в радио­лю­би­тель­ских усло­виях, а в конеч­ном итоге бес­по­лезно. Рези­сторы, нагре­ва­ясь во время работы антенны на пере­дачу, будут нагре­вать воз­дух, что при­ве­дет к эффекту «дыха­ния», т. е. через мик­ро­ско­пи­че­ские отвер­стия в нагрузку будет затя­ги­ваться воз­дух, содер­жащий влагу. Это про­изой­дет потому, что, нагре­ва­ясь, воз­дух выхо­дит из «загер­ме­ти­зи­ро­ван­ной» нагрузки, а при его осты­ва­нии дав­ле­ние в нагрузке пони­жа­ется, что при­во­дит к заса­сы­ва­нию в нее влаж­ного воз­духа из атмо­сферы. Если нагрузка будет загер­ме­ти­зи­ро­вана, то влага, посто­янно кон­ден­си­ру­ясь в нагрузке, через неко­то­рое время выве­дет ее из строя. Если в кор­пусе нагрузки будут отвер­стия, то через них будет про­ис­хо­дить кон­век­ция воз­духе, и, нагре­ва­ясь, нагрузка высу­шит себя и окру­жа­ю­щее ее про­стран­ство. Поскольку сверху она закрыта, то атмо­сфер­ные осадки не будут попа­дать внутрь кор­пуса нагрузки.
Про­чи­тать осталь­ную часть записи »

В город­ских усло­виях часто не хва­тает места для раз­ме­ще­ния пол­но­раз­мер­ной антенны T2FD. В этом слу­чае можно исполь­зо­вать ее несим­мет­рич­ный вари­ант антенны бегу­щей волны, кото­рый вдвое короче пол­но­раз­мер­ной антенны T2FD. Кон­струк­ция несим­мет­рич­ной антенны бегу­щей волны пока­зана на рис. 1. Диа­па­зон рабо­чих частот несим­мет­рич­ной антенны бегу­щей волны прак­ти­че­ски ана­ло­ги­чен диа­па­зону частот сим­мет­рич­ной антенны T2FD, пока­зан­ной на рис. 2. КСВ несим­мет­рич­ной антенны бегу­щей волны даже лучше КСВ пол­но­раз­мер­ной антенны T2FD. По эффек­тив­но­сти работы несим­мет­рич­ная антенна бегу­щей волны может про­иг­ры­вать клас­си­че­ской антенне T2FD до 4 дБ. Из этого видно, что исполь­зо­вать несим­мет­рич­ную антенну бегу­щей волны жела­тельно только в со­вершенно без­вы­ход­ных ситуациях.

Эта антенна не тре­бует радио­тех­ни­че­ской «земли» для своей работы. Мало вли­яет нали­чие про­во­дя­щей земли под антен­ной на сте­пень ее согла­со­ва­ния с двух­про­вод­ной линией. Это явля­ется несо­мнен­ным досто­ин­ством антенны, кото­рую можно раз­ме­стить прак­ти­че­ски в любых город­ских усло­виях — над бетон­ной кры­шей дома, на кир­пич­ной стене. Но нали­чие хоро­шей про­во­дя­щей поверх­но­сти под антен­ной за счет отра­же­ния радио­волн от этой поверх­но­сти повы­шает эф­фективность работы несим­мет­рич­ной антенны бегу­щей волны. Сле­дует с осто­рожностью отно­ситься к кон­струк­ции несим­мет­рич­ной антенны бегу­щей волны с непо­сред­ствен­ным соеди­не­нием с зем­лей около ее нагрузки, как пока­зано на рис. 2. Такие кон­струк­ции ино­гда встре­ча­ются в радио­лю­би­тель­ской лите­ра­туре. Конечно, при соот­вет­ству­ю­щем своем выпол­не­нии они могут обес­пе­чить боль­шую эффек­тив­ность работы, чем неза­зем­лен­ная антенна.

Однако при работе таких антенн могут воз­ник­нуть слож­но­сти в их согла­со­ва­нии. Про­изой­дет воз­рас­та­ние помех теле­ви­де­нию и раз­лич­ной быто­вой радиоаппара­туре. Луч­ший вари­ант пита­ния зазем­лен­ной антенны — исполь­зо­ва­ние коакси­ального кабеля с широ­ко­по­лос­ным транс­фор­ма­то­ром на выходе, как пока­зано на рис. 3. Транс­фор­ма­тор дол­жен нахо­диться непо­сред­ственно около антенны. Однако мои опыт исполь­зо­ва­ния несим­мет­рич­ных антенн с зазем­лен­ной нагруз­кой не поз­во­ляет реко­мен­до­вать их для повто­ре­ния радио­лю­би­те­лями.
Про­чи­тать осталь­ную часть записи »

Выше был при­ве­ден боль­шой прак­ти­че­ский мате­риал о работе антенны Т2FD. Давайте, осно­вы­ва­ясь на нем, раз­бе­рем тео­ре­ти­че­ские основы работы антенн Т2FD. При этом прак­тика будет хоро­шим под­твер­жде­нием теории.

Итак, что же пред­став­ляет собой антенна Т2FD с тео­ре­ти­че­ской сто­роны? Ино­гда антенну Т2FD назы­вают «сур­ро­гат­ной ром­би­че­ской антен­ной». И это дей­ствительно так. Если мы посте­пенно нач­нем сжи­мать ром­би­че­скую антенну (рис. 1,а), то мы перей­дем от вида, кото­рый имеет ром­би­че­ская антенна, к антенне Т2FD (рис. 1,б, 1,в).

Но работа антенны Т2FD в корне отли­ча­ется от работы ром­би­че­ской антенны. Про­вод ром­би­че­ской антенны раз­вер­нут в про­стран­стве, и, сле­до­ва­тельно, он эф­фективно излу­чает. Мак­си­маль­ное излу­че­ние ром­би­че­ской антенны осу­ществ­ля­ется от наи­бо­лее широ­кой ее части. Вслед­ствие зна­чи­тель­ного излу­че­ния электромаг­нитной энер­гии про­вод­ни­ками ром­би­че­ской антенны КСВ в линии пита­ния антенны будет бли­зок к зна­че­нию 1:1. Дей­стви­тельно, та часть высо­ко­ча­стот­ной энер­гии, кото­рая не будет излу­чена антен­ной, погло­тится в бал­ласт­ном сопро­тив­ле­нии R. Даже если какая-то часть не излу­чен­ной энер­гии и не погло­тится в бал­ласт­ном ре­зисторе R, а отра­зится от него назад, то при про­ходе к линии пита­ния через антенну боль­шая часть этой энер­гии все равно будет излу­чена. В резуль­тате мы полу­чим уве­ли­че­ние зад­него и боко­вых лепест­ков в диа­грамме направ­лен­но­сти антенны.

Из работы ром­би­че­ской антенны понятно, что чем выше частота, кото­рая пода­ется на вход антенны, тем силь­нее излу­че­ние антенны и, в общем слу­чае, ниже уро­вень ее зад­него лепестка и ближе КСВ в линии пита­ния к зна­че­нию 1:1. Дейст­вительно, чем боль­ший путь прой­дет высо­ко­ча­стот­ный ток вдоль про­вод­ни­ков, со­ставляющих антенну, тем больше будет излу­че­ние от этого про­вод­ника. При прохо­ждении отра­жен­ной от нагрузки волны к линии пита­ния боль­шая часть высокочас­тотной энер­гии будет излу­чена и нико­гда не достиг­нет точек пита­ния антенны.

Работа антенны Т2FD корен­ным обра­зом отли­ча­ется от работы ром­би­че­ской антенны. Режим работы антенны Т2FD обу­слов­лен тем, что ее про­вод свер­нут. Плечи антенны Т2FD пред­став­ляют собой замкну­тые на кон­цах отрезки двух­про­вод­ной линии. Вол­но­вое сопро­тив­ле­ние этой линии зави­сит от рас­сто­я­ния между ее про­вод­ни­ками. Сле­до­ва­тельно, на экви­ва­лент­ной схеме антенну Т2РО можно пред­ста­вить двумя замкну­тыми отрез­ками двух­про­вод­ной линии и сопро­тив­ле­нием нагрузки, под­клю­чен­ным к ним. Экви­ва­лент­ная схема антенны Т2FD пока­зана на рис. 2.

Из тео­рии двух­про­вод­ных линий пере­дач мы знаем, что замкну­тая на конца двухпро­водная линия обла­дает боль­шим сопротив­лением, если в ней укла­ды­ва­ется нечет­ное коли­че­ство чет­вер­тей длин волн. И наобо­рот, замкну­тая на конце чет­верть­вол­но­вая линия обла­дает очень малым сопро­тив­ле­нием, прак­ти­че­ски рав­ному сопро­тив­ле­нию потерь в этой линии, если на ее длине укла­ды­ва­ется целое коли­че­ство полу­волн. Сле­до­ва­тельно, при изме­не­нии частоты, пода­ю­щейся в ан­тенну Т2FD, на тех часто­тах, где укладыва­ется нечет­ное коли­че­ство чет­вер­тей длин волн, замкну­тая линия будет отклю­чать на­грузку, а на часто­тах, где укла­ды­ва­ется целое коли­че­ство полу­волн, подключать.

Исходя из этого, можно постро­ить тео­ретический гра­фик КСВ антенны. Он пока­зан на рис. 3. Он состоит из мини­му­мов и мак­симумов. Пер­вый мак­си­мум КСВ будет на частоте F, рав­ной пер­вой частоте настройки в резо­нанс чет­верть­вол­но­вого резо­натора. Далее с пери­о­дом F будут сле­до­вать мини­мумы КСВ, где двух­про­вод­ная замкну­тая линия экви­ва­лентна полу­вол­но­вому повто­ри­телю, и мак­си­мумы КСВ, где замкну­тая линия ведет себя как чет­верть­вол­но­вой изо­ля­тор.
Про­чи­тать осталь­ную часть записи »

Настройка антенны Т2FD состоит в сле­ду­ю­щем. Во всем диа­па­зоне частот работы антенны изме­ряют КСВ в коак­си­аль­ном кабеле антенны при пита­нии ее по коак­си­аль­ному кабелю через широ­ко­по­лос­ный повы­ша­ю­щий транс­фор­ма­тор. При пита­нии антен­ны через двух­про­вод­ную линию при помощи согла­су­ю­щего устрой­ства руко­вод­ству­ются дости­же­нием опти­мальной работы этого устрой­ства. Каж­дый радио­лю­би­тель, использую­щий кон­крет­ное согла­су­ю­щее устрой­ство, может ска­зать о нем, согла­сует или нет это устрой­ство кон­крет­ную нагрузку.

Во время настройки антенны до­бавляют или выку­сы­вают рези­сторы, состав­ля­ю­щие нагрузку антенны. Кри­те­рием настройки антенны будет мини­маль­ный КСВ на люби­тель­ских диа­па­зо­нах работы. При этом на со­седних часто­тах, нахо­дя­щихся вне люби­тель­ских диа­па­зо­нов, КСВ антенны может быть доста­точно высо­ким. Во время настройки для сдвига КСВ в нуж­ную сто­рону, воз­можно, при­дется немного уко­ро­тить антенну с помо­щью симмет­рично рас­по­ло­жен­ных пере­мы­чек, как пока­зано на рис. 1.

Жела­тельно пере­мычки рас­по­ла­гать на оди­на­ко­вом рас­сто­я­нии от краев антенны. Но это усло­вие не явля­ется обя­за­тель­ным. Если досту­пен только ниж­ний край антенны, то можно устанав­ливать пере­мычку только на нем. Глав­ное в том, чтобы эта пере­мычка сдви­нула мини­мумы КСВ антенны на участки люби­тель­ских диа­па­зо­нов частот.

Для пита­ния антенны Т2FD опти­мально исполь­зо­вать двух­про­вод­ную линию соот­вет­ству­ю­щего вол­но­вого сопро­тив­ле­ния. При исполь­зо­ва­нии двух­про­вод­ной линии для пита­ния антенны Т2FD между тран­си­ве­ром, име­ю­щим выход­ное сопро­тив­ле­ние 50 Ом, и между двух­про­вод­ной линией необ­хо­димо вклю­чать согла­су­ю­щее устройство.

В насто­я­щее время коак­си­аль­ный кабель рас­про­стра­нен гораздо больше, чем двух­про­вод­ные линии. Поэтому вполне воз­можно исполь­зо­вать коак­си­аль­ный ка­бель для пита­ния антенны Т2FD. Согла­со­ва­ние антенны с коак­си­аль­ным кабе­лем можно осу­ще­ствить с помо­щью широ­ко­по­лос­ного трансформатора.

К широ­ко­по­лос­ному транс­фор­ма­тору предъ­яв­ля­ются сле­ду­ю­щие требования.

Во-первых, транс­фор­ма­тор дол­жен выдер­жи­вать работу на высо­ко­ча­стот­ной мощ­ности, кото­рая под­во­дится к антенне. Во-вторых, транс­фор­ма­тор дол­жен обеспе­чивать работу в диа­па­зоне частот работы антенны.

Воз­можно исполь­зо­ва­ние как само­дель­ных широ­ко­по­лос­ных транс­фор­ма­то­ров, кон­струк­ция кото­рых была неод­нократно при­ве­дена в раз­лич­ной радио­лю­би­тель­ской лите­ра­туре, так и широкопо­лосных транс­фор­ма­то­ров ком­мер­че­ского изго­тов­ле­ния. Сле­дует чрез­вы­чайно серь­езно под­хо­дить к кон­стру­и­ро­ва­нию само­дель­ных широ­ко­по­лос­ных трансформато­ров, пред­на­зна­чен­ных для пита­ния антенны Т2FD. Эта антенна имеет зна­чи­тель­ную реак­тив­ную состав­ля­ю­щую в своем вход­ном сопро­тив­ле­нии. В зави­си­мо­сти от диа­пазона работы антенны эта реак­тив­ная состав­ля­ю­щая может иметь как емкост­ную, так и индук­тив­ную состав­ля­ю­щую. Далеко не каж­дый само­дель­ный транс­фор­ма­тор спра­вится с такой нагрузкой.

Хочу при­ве­сти при­мер из сво­его лич­ного опыта работы с антен­нами типа Т2FD. На свою первую антенну Т2FD я поста­вил само­дель­ный широ­ко­по­лос­ный транс­фор­ма­тор от ста­рой антенны Беве­реджа, име­ю­щей длину 80 м и размещен­ной на высоте 1,5 м от земли. Этот широ­ко­по­лос­ный транс­фор­ма­тор с коэффи­циентом транс­фор­ма­ции 6:1 исполь­зо­вался для пита­ния через коак­си­аль­ный ка­бель с вол­но­вым сопро­тив­ле­нием 75 Ом антенны Беве­реджа, име­ю­щей нагрузку 400 Ом. Для антенны Беве­реджа КСВ не пре­вы­шал 2,5:1 при работе антенн на диа­па­зо­нах от 160 до 10 мет­ров. При уста­новке этого транс­фор­ма­тора в антенну Т2FD, рас­счи­тан­ную для работы на диа­па­зо­нах 40—10 мет­ров, КСВ на неко­то­рых люби­тель­ских диа­па­зо­нах дости­гал 5:1. Транс­фор­ма­тор при работе антенны Т2FD на пере­дачу сильно нагре­вался, чего с ним нико­гда не было при его работе с антен­ной Беве­реджа. Только тща­тель­ный под­бор высо­ко­ча­стот­ного фер­ри­то­вого кольца для широ­ко­по­лос­ного транс­фор­ма­тора, экс­пе­ри­менты с его намот­кой по­зволили пони­зить КСВ антенны Т2FD до уровня 2:5:1.

При исполь­зо­ва­нии для пита­ния антенны Т2FD двух­про­вод­ной линии про­блемы по согла­со­ва­нию антенны с тран­си­ве­ром при помощи согла­су­ю­щего устрой­ства ре­шаются гораздо проще. Поэтому могу реко­мен­до­вать для пита­ния антенны Т2РО исполь­зо­вать только двух­про­вод­ную линию. При­ме­не­ние широ­ко­по­лос­ного транс­форматора можно рас­смат­ри­вать как ком­про­мисс­ный вари­ант пита­ния антенны Т2FD. Сле­дует сразу же обра­тить вни­ма­ние, что созда­ние широ­ко­по­лос­ного транс­форматора с коэф­фи­ци­ен­том транс­фор­ма­ции 18:1, пред­на­зна­чен­ного для пита­ния опти­маль­ной антенны Т2FD, рас­счи­тан­ной  с помо­щью коак­си­аль­ного кабеля вол­но­вым сопро­тив­ле­нием 50 Ом, явля­ется весьма нелег­ким делом…

Страница 1 из 212